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简答题

X、Y、Z、W四种元素,均位于元素周期表的前四周期,已知它们的核电荷数依次增大,且核电荷数之和为51;Y元素原子的L层p轨道中有2个电子;Z与Y元素原子的价电子数相同;W元素原子的L层电子数与最外层电子数之比为4:1,其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5:1.

(1)Y2X2分子中存在______个σ键,在X-Y、X-Z两种共价键中,键的极性较强的是(用元素符号表示,下同)______,键能较小的是______

(2)Y和Z可分别与X形成18电子的共价化合物a、b,则a的分子式是______,b分子的空间构型是______

(3)Y元素最高价氧化物的晶体类型为______,其熔点比Z晶体______(填“高”、“低”或“无法确定”).

(4)W元素基态原子的核外电子排布式是______,W单质与某浓度硝酸反应生成两种硝酸盐的化学方程式为______

正确答案

解:Y原子的L层p轨道中有2个电子1s22s22p2,为6号元素碳;Z与Y原子的价电子数相同:最外层为四个电子且均位于元素周期表的前四周期,为14号元素硅;W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4:1,其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5:1,1s22s22p63s23p63d104s2,30号锌元素;电荷数之和为,X为51-30-6-14=1,1号元素氢.

(1)Y2X2分子为C2H2,H-C≡C-H,直线形分子,3个σ键(2个C-H,1个C-C);H-C,H-Si两种共价键中,碳元素的非金属性强,H-C键的极性较强,H-Si键键能较小,故答案为:3;H-C;H-Si;

(2)Y和Z可分别与X形成18电子的共价化合物a、b分别为C2H6,siH4,siH4的空间构型与甲烷相同为正四面体,

故答案为:C2H6;正四面体;

(3)Y元素最高价氧化物为二氧化碳,晶体类型为分子晶体,Z是硅元素常温下为固体,二氧化碳为气体,故熔点比硅晶体低,故答案为:分子晶体;低;

(4)W元素基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2,浓度在0.5%以下的硝酸与金属反应就会生成

NH4NO3、对应的硝酸盐和水,方程式为4Zn+10HNO3=4Zn(NO32+NH4NO3+3H2O,

故答案为:1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2;4Zn+10HNO3=4Zn(NO32+NH4NO3+3H2O;

解析

解:Y原子的L层p轨道中有2个电子1s22s22p2,为6号元素碳;Z与Y原子的价电子数相同:最外层为四个电子且均位于元素周期表的前四周期,为14号元素硅;W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4:1,其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5:1,1s22s22p63s23p63d104s2,30号锌元素;电荷数之和为,X为51-30-6-14=1,1号元素氢.

(1)Y2X2分子为C2H2,H-C≡C-H,直线形分子,3个σ键(2个C-H,1个C-C);H-C,H-Si两种共价键中,碳元素的非金属性强,H-C键的极性较强,H-Si键键能较小,故答案为:3;H-C;H-Si;

(2)Y和Z可分别与X形成18电子的共价化合物a、b分别为C2H6,siH4,siH4的空间构型与甲烷相同为正四面体,

故答案为:C2H6;正四面体;

(3)Y元素最高价氧化物为二氧化碳,晶体类型为分子晶体,Z是硅元素常温下为固体,二氧化碳为气体,故熔点比硅晶体低,故答案为:分子晶体;低;

(4)W元素基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2,浓度在0.5%以下的硝酸与金属反应就会生成

NH4NO3、对应的硝酸盐和水,方程式为4Zn+10HNO3=4Zn(NO32+NH4NO3+3H2O,

故答案为:1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2;4Zn+10HNO3=4Zn(NO32+NH4NO3+3H2O;

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简答题

[化学-物质结构与性质]

短周期六元素A、B、C、D、E、F,原子序数依次增大;A、B的阴离子与C、D的阳离子的电子排布式均为ls22s22p6,A原子核外有2个未成对电子,C单质可与热水反应但不能与冷水反应;E、F原子在基态时填充电子的轨道有9个,且E原子核外有3个未成对电子,F能与A形成相同价态的阴离子,且A离子半径小于F离子.回答:

(1)上述六种元素中,______元素的原子的第一电离能最大,理由是:______

(2)C元素原子的第一电离能______(填“>”“<”“=”)D,理由是:______

(3)上述六种元素按电负性从小到大的排列是______

(4)C、D、E、F元素形成的最高价氧化物分别是______(填“离子”“共价”)化合物.

(5)上述元素的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的排列是:______

正确答案

解:A、B的阴离子与C、D的阳离子的电子排布式均为ls22s22p6,A原子核外有2个未成对电子,则A为O,B为F,C单质可与热水反应但不能与冷水反应,则C为Mg,D为Al,E、F原子在基态时填充电子的轨道有9个,且E原子核外有3个未成对电子,则E为P,F能与A形成相同价态的阴离子,且A离子半径小于F离子,则F和O同主族,且在O的下方,故为S.

(1)越是容易得到电子的原子则越不容易失去电子,在这六种元素中,最易得电子的是F,所以其电离能最高,

故答案为:F;其最外层电子数为7,且原子半径小,容易得到电子,不容失去电子;

(2)原子的轨道处于全满或处于全空时,是相对稳定的结构,Mg原子最外层3s轨道处于全满,3p轨道处于全空,

故答案为:>;Mg原子最外层3s轨道处于全满,3p轨道处于全空,是相对稳定的结构;

(3)同主族元素的原子电负性从上到下逐渐减小,同一周期元素原子的电负性从左到右逐渐增大,所以六原子的电负性顺序是:Mg<Al<P<S<O<F,

故答案为:Mg、Al、P、S、O、F;

(4)活泼金属氧化物大多是离子化合物,非金属氧化物大多是共价化合物,故答案为:MgO、Al2O3为离子化合物,P2O5、SO3为共价化合物;

(5)从上到下逐渐减弱,同一周期元素的最高价氧化物对应水化物的酸性左到右逐渐增强,所以酸性顺序是:H2SO4>H3PO4>Al(OH)3>Mg(OH)2

故答案为:H2SO4、H3PO4、Al(OH)3、Mg(OH)2

解析

解:A、B的阴离子与C、D的阳离子的电子排布式均为ls22s22p6,A原子核外有2个未成对电子,则A为O,B为F,C单质可与热水反应但不能与冷水反应,则C为Mg,D为Al,E、F原子在基态时填充电子的轨道有9个,且E原子核外有3个未成对电子,则E为P,F能与A形成相同价态的阴离子,且A离子半径小于F离子,则F和O同主族,且在O的下方,故为S.

(1)越是容易得到电子的原子则越不容易失去电子,在这六种元素中,最易得电子的是F,所以其电离能最高,

故答案为:F;其最外层电子数为7,且原子半径小,容易得到电子,不容失去电子;

(2)原子的轨道处于全满或处于全空时,是相对稳定的结构,Mg原子最外层3s轨道处于全满,3p轨道处于全空,

故答案为:>;Mg原子最外层3s轨道处于全满,3p轨道处于全空,是相对稳定的结构;

(3)同主族元素的原子电负性从上到下逐渐减小,同一周期元素原子的电负性从左到右逐渐增大,所以六原子的电负性顺序是:Mg<Al<P<S<O<F,

故答案为:Mg、Al、P、S、O、F;

(4)活泼金属氧化物大多是离子化合物,非金属氧化物大多是共价化合物,故答案为:MgO、Al2O3为离子化合物,P2O5、SO3为共价化合物;

(5)从上到下逐渐减弱,同一周期元素的最高价氧化物对应水化物的酸性左到右逐渐增强,所以酸性顺序是:H2SO4>H3PO4>Al(OH)3>Mg(OH)2

故答案为:H2SO4、H3PO4、Al(OH)3、Mg(OH)2

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简答题

聚合铁(简称PFS)化学式为:[Fe2(OH)n(SO4]m,n<5,m<10.现代污水处理工艺中常利用PFS在水体中形成絮状物,以吸附重金属离子. 

(1)①PFS中铁显______价,铁原子的电子排布式是______. 

②O元素的第一电离能______N 元素的第一电离能(填“大于”或“小于”),原因______;水分子中氧原子的杂化轨道类型为______.H2O与H+以配位键结合成H3O+的立体结构为______

(2)水在不同的温度和压力条件下可以形成11种不同结构的晶体,密度从比水轻的0.92g/cm3扩到约为水的一倍半.冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物.其中冰一Ⅶ的晶体结构为一个如右上图所示的立方晶胞,每个水分子可与周围______ 个水分子以氢键结合,晶体中,1mol水可形成______mol氢键.

(3)已知下列元素的电负性数据:H:2.1,O:3.5,F:4.0.OF2与水的立体结构相似,但水分子的极性比OF2强得多,其原因有:①OF2中氧原子上有两对孤对电子,抵消了F一O键中共用电子对偏向F而产生的极性;②从电负性上看,______

正确答案

解:(1)①絮状物在空气之中能稳定存在说明为铁离子,因为亚铁离子在空气中不稳定,故铁的化合价为+3价,铁的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2

故答案为:+3;1s22s22p63s23p63d64s2;    

②因为O原子和N原子的外围电子排布分别为:2s22p4,2s22p3,N 原子的p轨道半充满,相对稳定,所以第一电离能大,O失去一个电子后p轨道半充满,比较稳定,易失去1个电子,电离能较小;水分子中氧原子有1个s轨道,3个p轨道参与杂化,故杂化轨道类型sp3;H3O+中有三个O-H键连在氧上,同时氧上方还有一对孤对电子,故立体结构为三角锥形.

故答案为:小于;因为O原子和N原子的外围电子排布分别为:2s22p4,2s22p3,N原子的p轨道半充满,相对稳定,所以第一电离能大,O失去一个电子后p轨道半充满,比较稳定,易失去1个电子,第一电力能小;sp3;三角锥形;

(2)从图中可以看出,每个中心的水分子与上方面的2个对角的水分子形成氢键,与下方面的另外角的两个水分子形成氢键,共四个;以中间的水分子为例,1mol水形成了2mol氢键,故答案为:4;2;

(3)水分子的极性比OF2强得多,是因为氧与氟的电负性差比较小,而氧与氢的电负性差比较大,

故答案为:氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差.

解析

解:(1)①絮状物在空气之中能稳定存在说明为铁离子,因为亚铁离子在空气中不稳定,故铁的化合价为+3价,铁的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2

故答案为:+3;1s22s22p63s23p63d64s2;    

②因为O原子和N原子的外围电子排布分别为:2s22p4,2s22p3,N 原子的p轨道半充满,相对稳定,所以第一电离能大,O失去一个电子后p轨道半充满,比较稳定,易失去1个电子,电离能较小;水分子中氧原子有1个s轨道,3个p轨道参与杂化,故杂化轨道类型sp3;H3O+中有三个O-H键连在氧上,同时氧上方还有一对孤对电子,故立体结构为三角锥形.

故答案为:小于;因为O原子和N原子的外围电子排布分别为:2s22p4,2s22p3,N原子的p轨道半充满,相对稳定,所以第一电离能大,O失去一个电子后p轨道半充满,比较稳定,易失去1个电子,第一电力能小;sp3;三角锥形;

(2)从图中可以看出,每个中心的水分子与上方面的2个对角的水分子形成氢键,与下方面的另外角的两个水分子形成氢键,共四个;以中间的水分子为例,1mol水形成了2mol氢键,故答案为:4;2;

(3)水分子的极性比OF2强得多,是因为氧与氟的电负性差比较小,而氧与氢的电负性差比较大,

故答案为:氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差.

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简答题

氮元素可以形成多种化合物.

(1)基态氮原子的价电子轨道表示式是______

(2)已知尿素的结构式为,则尿素分子中C和N原子的杂化方式分别是____________

(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被-NH2(氨基)取代形成的另一种氮化物.

①NH3分子的空间构型是______

②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是:N2O4(l)+2N2H4(l)═3N2(g)+4H2O(g),△H=-1038.7kJ•mol-1当肼燃烧放出519.35kJ热量时,形成的π键有______mol.

正确答案

解:(1)N原子核外有7个电子,最外层有5个电子,电子排布式1s22s22p3,其价层电子排布图为,故答案为:

(2)由尿素分子的结构式可知,尿素分子中C原子成2个C-N键、1个C=O键,没有孤对电子,杂化轨道数目为3,C原子采取sp2杂化,N原子成3个单键,含有1对孤对电子,杂化轨道数为4,N原子采取sp3杂化,

故答案为:sp2、sp3

(3)①NH3分子中氮原子含有3个共价键和一个孤电子对,所以空间构型是三角锥形,故答案为:三角锥形:

②由热化学方程式可知,当肼燃烧放出519.35kJ热量时,生成1.5mol氮气,1molN2中含有2molπ键,所以1.5 molN2中含有3molπ键,故答案为:3.

解析

解:(1)N原子核外有7个电子,最外层有5个电子,电子排布式1s22s22p3,其价层电子排布图为,故答案为:

(2)由尿素分子的结构式可知,尿素分子中C原子成2个C-N键、1个C=O键,没有孤对电子,杂化轨道数目为3,C原子采取sp2杂化,N原子成3个单键,含有1对孤对电子,杂化轨道数为4,N原子采取sp3杂化,

故答案为:sp2、sp3

(3)①NH3分子中氮原子含有3个共价键和一个孤电子对,所以空间构型是三角锥形,故答案为:三角锥形:

②由热化学方程式可知,当肼燃烧放出519.35kJ热量时,生成1.5mol氮气,1molN2中含有2molπ键,所以1.5 molN2中含有3molπ键,故答案为:3.

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题型: 单选题
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单选题

下列基态原子的外围电子排布式中,正确的是(  )

A3d54s1

B3d44s2

C3d94s2

D3s13p6

正确答案

A

解析

解:A.3d54s1是基态原子,故A正确;

B.3d44s2违背了半充满时为稳定状态,应为3d54s1,故B错误;

C.3d94s2违背了全充满时为稳定状态,应为3d104s1,故C错误;

D.3s13p6违背了能量最低原理,应先排3s再排3p,故D错误.

故选:A.

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